传统发酵米酒源Leuconostoc lactis Miki-A3胞外多糖的优化培养、结构表征及其抗氧化活性研究

本研究针对乳酸菌胞外多糖(EPS)生产条件不明确、功能特性差异大等问题，通过优化Leuconostoc lactis Miki-A3培养条件（10%蔗糖、pH7.5、23℃），获得分子量达3800 kDa的α(1→6)葡聚糖型EPS，其具有显著超氧阴离子(O2?)清除能力，60%乙醇沉淀法可高效纯化，为功能性食品开发提供新思路。

　　

在传统发酵食品领域，乳酸菌产生的胞外多糖(EPS)因其独特的流变特性和健康功效备受关注。然而，不同菌株EPS的产量、结构及功能存在显著差异，且工业化生产面临培养条件不明确、纯化效率低等瓶颈。尤其对于源自日本西南诸岛传统米酒"Miki"的Leuconostoc lactis Miki-A3菌株，虽已知其EPS产量高于标准菌株，但如何通过培养优化获得高粘度产物，其分子结构与抗氧化活性的具体关联仍待阐明。

日本研究人员通过系统分析培养温度、pH值、蔗糖浓度等参数，发现23℃（低于最适生长温度）条件下，10%蔗糖培养基(pH7.5)培养24小时可最大化EPS产量。采用衰减全反射-傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、¹H/¹³C核磁共振(NMR)等技术证实EPS为线性α(1→6)葡聚糖，凝胶过滤色谱(GFC)测定其分子量高达3800 kDa。创新性地采用60%乙醇沉淀法实现高效纯化，并首次量化其超氧阴离子清除能力相当于标准抗氧化剂的等效浓度。

关键技术包括：1) 粘度测定筛选培养参数；2) 光谱学分析(ATR-FTIR/NMR)解析糖苷键构型；3) 凝胶色谱(GFC)测定分子量；4) 超氧阴离子(O₂^?)清除实验评估抗氧化活性。

【最优培养条件】

对比生长温度(30-35℃)与EPS产量发现，23℃培养时粘度提升2倍，表明EPS合成受温度敏感基因调控。10%蔗糖浓度提供充足碳源，pH7.5维持酶活性稳定。

【结构特征】

NMR谱图显示仅存在α(1→6)糖苷键信号，区别于其他菌株的支链结构(如α(1→3))，这种线性结构可能与其高粘度特性相关。

【功能验证】

分子量>1000 kDa的组分展现最强自由基清除能力，证实高分子量EPS具有更显著的抗氧化潜力，为开发功能性食品添加剂提供理论依据。

该研究不仅明确了Miki-A3菌株EPS工业化生产的最优参数，其建立的乙醇分级沉淀法克服了传统透析法回收率低的缺陷。发现温度与EPS产量的负相关现象，暗示可能存在独立于生长代谢的EPS合成通路，这为后续温度敏感基因的挖掘奠定基础。论文发表于《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》，为传统发酵食品微生物资源的开发利用提供了典型范例。